数据通信

交换

2019-03-21 08:00 CST
2019-12-26 10:13 CST
名词 解释
站点(station) 需要通信的终端设备
结点(node) 提供通信功能的交换设备
通信网络 结点集合
QoS quality of Service
  • 分组交换:Best Effort
    • Paket Drop
    • Congestion
    • delay 方差高
    • 解决方法:多发选收

电路交换

  • 两个站点间有一条专用的通信通路
    • 电路建立
      • 通路中的每一对结点必须为该信道保留容量
      • 网络连接透明
    • 数据传输
    • 电路断连

应用

  • 公共电话网 PSTN
  • 专用小交换机 PBX
  • 专线网路

电路交换结点

  • 数字交换机
    • 空分交换
    • 时分交换
  • 网络接口
  • 控制单元
    • 建立连接
    • 维护连接
    • 拆除连接

空分交换

信号通路之间在物理上被空间分隔的交换机

  • Crossbar Switch Fabric
    • 交叉点数目按站点平方增加
    • 交叉点丧失将阻塞连接
    • 交叉点利用不充分
    • 无阻塞:an unused input on an ingress switch can always be connected to an unused output on an egress switch, without having to re-arrange existing calls
  • Clos Switch(3-stage space division switch)
    • 交叉点数量减少:三级交换机 $N$ 输入线路和输出线路,第一级交叉板输入线 $n$,二级交叉板数量为 $k$
      • 交叉点数量为:$2Nk+k(\frac{N}{n})^2$
    • 可靠性:多条通路连接两个端点
    • 无阻塞条件:$k\geq 2n-1$
    • 可 rearrange 无阻塞:$k\geq n$
  • Banyan Switch
    • $N/2\log_2N$
    • 解决阻塞:1.多平面 2.排序电路

时分交换

  • 时隙交换(Time-Slot Interchange, TSI):交换 TDM 数据
    • 缓存时隙,对换时隙
    • 时延较大
  • 时间复用交换(Time-Multiplexed Switching, TMS)
    • 使用多个 TSI
    • 不用 TDM 流间数据交换需要空分

软交换体系结构(Software Defined Network)

  • 用软件实现交换
  • 物理交换:媒体网关(MG)
  • 呼叫处理逻辑:媒体网关控制器(MGC)

分组交换

数据报(datagram)

  • each packet is treated independently with no reference to previous packets
  • no call setup phase
  • flexible
  • reliable

虚电路(virtual circuit)

  • a preplanned route is established
  • provide sequencing and error control
  • forward quickly

Packet Size and Transmission Time

  • 越小则首部约多,但多个节点可以并行处理
交换方式 建立时间 实际传输的数据 传输时间 节点延迟 总时间
电路交换 $S$ $L$ $\frac{L}{B}$ $DN$ $S+DN+\frac{L}{B}$
数据报交换 $0$ $P\lceil{\frac{L}{P-H}}\rceil$ $P\lceil{\frac{L}{P-H}}\rceil/B$ $DN$ $DN+P\lceil{\frac{L}{P-H}}\rceil/B$
虚电路交换 $S$ $P\lceil{\frac{L}{P-H}}\rceil$ $P\lceil{\frac{L}{P-H}}\rceil/B$ $DN$ $S+DN+P\lceil{\frac{L}{P-H}}\rceil/B$

ATM 异步传递方式

  • VCC: 虚通路连接,类似虚电路,速率可变,全双工,长度固定
  • VPC: 虚通道连接,一群具有相同端点的 VCC
  • 一个物理传输通道中可包含多个虚通道
  • VPI: 虚通道标识符
  • VCI:虚通路标识符